波特率是如何工作的

在本文中，我们将探讨数据传输速率的挑战，并讨论波特率在旧通信系统中的作用。

计算机通过从一台设备到另一台设备的线路跨线发送“位”数字信息来进行通信。此过程允许设备向您的计算机发送数据或从您的计算机发送数据，您无需担心设置详细信息 - 它可以正常工作。但是，对于某些设备，我们必须提供有关波特率的信息。什么是波特率，它为什么重要？

数字设备之间通信的每个方面都建立在二进制信息的交易之上。最早的设备使用串行和并行通信端口，根据现代标准，速度通常相对较慢。

几乎所有基于现代技术的设备都在计算机背景下处理通信协调。当您将新设备插入备用 USB 端口时，会出现一条消息，提醒您计算机正在“安装设备驱动程序软件”。延迟几秒后，配置完成，我们再也不用担心了。

图 1。常见的 Allen Bradley MicroLogix 1000 使用串行通信方法，其中波特率在 RSLinx 应用程序中选择。

工业设备有点不同。频繁升级计算机系统可能非常昂贵，更不用说风险了。大多数控制系统都包含久经考验的通信协议，但也有点落后于现代自动配置的便利性。我经常连接到 PLC 并被提示提供诸如“波特率”或“半双工和全双工”等术语的信息，同时手动选择 COM 端口来路由信息。

通信协议速度的限制

之前，我提到了串行和并行通信协议。随着数据流变得越来越复杂，每种方法都有自己增加数据吞吐量的方法。对于并行通信，电缆中并排的更多线路可以发送更多数据。随着电子产品变得更小、更紧凑，这带来了明显的挑战。

对于串行通信，更快的数据速率会带来更高的吞吐量。计算机发展的速度允许数据传输速率不断增加，而无需增加捆绑中的电线数量，这对硬件设计人员来说是个好消息。同时，它也给软件开发团队带来了挑战。

最有可能的是，您的计算机可以非常快速地进行通信。诸如以太网 适配器之类的适配器能够达到每秒 10 千兆比特（每秒 10 亿比特）的速度。但是，如果您希望连接到几十年前的设备，它就无法以这种速度处理数据。

设计软件的挑战是了解外围设备共享数据的速度，然后在与该设备通信时将您的计算机限制在该速度。在现代系统中，这就是神秘的“设备驱动软件”中包含的信息。在这两种设备中，限制因素几乎肯定是较旧、速度较慢的设备。

对于早于自动化配置的硬件，这个速度必须在两端手动协调：计算机和外围设备。

为什么速度需要匹配？

传输数据时，通常由 8、16 或 32 位系列的二进制数据片段组成。这些数据字符串可以表示代码、二进制形式的数值或 8 位 ASCII 字符，例如字母、数字或符号。

图 2。DirectLogic 105 及其相关软件 DirectSOFT，说明为正确通信选择波特率。

如果发送设备被告知以特定速率发送数据，但接收设备只期望该数据速率的一半，则它将错过所有其他位。不用说，在接收端，数据将是一堆无用的信息。

波特率通常显示为数据交换率的预选列表，因此用户无法输入她或他自己的任意波特率。这些波特率通常从每秒几百位到每秒超过 100，000 位不等。

经验法则是选择可以实现的最快数据速率，而不会留下太多丢失信息的机会。随着数据速率变得更高，一位受到电缆电容干扰的机会增加，并且数据将被破坏。另一方面，选择太低的数据速率可能会提高可靠性，但会花费太多时间发送和接收消息，从而丢失关键的传感器读数。

常见波特率应用

不要期望在基于以太网的适配器和设备上看到可配置的波特率，但在某些情况下可能会遇到这个障碍。

图 3。Arduino 编程接口，一个常见的业余爱好微处理器平台，通过 Serial.begin 命令（左上角的椭圆形）为控制器板本身选择波特率，并从 PC 终端的列表中选择（右下角的圆圈）。

串行 COM 端口。许多使用标准和专有 COM 端口的微型 PLC 可能需要有关波特率的信息。我已经配置了许多需要此类信息的 MicroLogix1000 处理器。幸运的是，一旦选择了正确的 COM 端口，RSLinx 通常能够自动配置。

DeviceNet 网络。波特率的另一个限制因素是电缆的距离。导线的运行时间越长，预期的波特率就越慢。制造商的规格概述了此类系统的功能。

微处理器。我经常使用业余爱好的微控制器平台，例如 Arduino。在这个设备中，波特率被输入到程序中并加载到电路板上；同样，必须在软件中选择相同的波特率。

较旧的计算机系统，尤其是工业应用中的计算机系统，通信速度不如以太网或其他协议快。为了缓解这种情况，计算机可能会提示您输入波特率。波特率将有助于确保数字设备之间的通信正确且不会丢失任何数据。